JP5401468B2 - トレッドの製造装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤの製造に関する。本発明は、特に、各トレッドブロックが互いに異なる品質の少なくとも２種類のエラストマーコンパウンドで作られたタイヤトレッドの製造の問題に関する。

この種のタイヤは、一例を挙げると、国際公開第０３／０８９２５７号パンフレット及び日本国特開２００５／１８６８４１号公報に記載されている。この特定の構成は、乾いた路面上におけるタイヤの耐摩耗性及びグリップ性を減少させないで、とりわけ濡れた路面上におけるタイヤの性能を向上させるよう設計されている。

この種のトレッドの製造では、材料を正確且つ再現可能な仕方で位置決めするのに多大な注意を払う必要がある。一方法が提案されて国際公開第２００６／０６９９１２号パンフレットにおいて公開された。この方法では、ノズルの端部を未硬化ベーストレッド内に押し込んだ後、ノズルを用いて挿入コンパウンドを所定の位置で未硬化ベーストレッド中に射出する。生タイヤをプレス内に導入する際、対応のトレッドパターンを備えた結果として生じるインサートを整列させるのに多大な注意が必要である。

国際公開第０３／０８９２５７号パンフレット 日本国特開２００５−１８６８４１号公報 国際公開第２００６／０６９９１２号パンフレット

しかしながら、この方法には、特に高精度の成形物を製作する場合に、或る特定の欠点があることが観察されている。成形中におけるゴムの運動により、コンパウンドの挿入物のランダムな運動が生じる。これにより、コンパウンド相互間のインタフェースの相当なばらつきが生じ、それにより、トレッド要素中に射出できる互いに異なるコンパウンドの数が制限される。

本発明の目的は、特に複数の互いに異なるコンパウンド品質から成る凸状トレッド要素を製造したい場合に上述した方法の欠点を軽減する装置及び方法を提供することにある。

本発明の装置は、受入れ面Ｓを形成するベースストリップを支持するのに適した回転組立体と、出口チャネルが受入れ面にほぼ垂直に半径方向に差し向けられた複数の押出しノズルを有する押出しダイと、各々が１つ又は２つ以上の別々の押出しノズルへの供給を行う少なくとも２つのコンパウンド供給手段と、押出しダイを受入れ面Ｓに対して位置決めすると共に動かす手段とを有する。

また、本発明によれば、先の段落に詳細に記載された装置を用いてタイヤのトレッドを製造する方法により、複数の凸状トレッド要素を有するトレッドを製造することが可能である。かかる方法は、
・未硬化エラストマーベースコンパウンドから受入れ面として働くベースストリップを調製するステップと、
・コンパウンドを押出しノズルから押し出すことによりトレッド要素の配設場所に本質的に一致した所定の場所でベースストリップに、凸状トレッド要素を形成するよう設計された未硬化コンパウンドのブロックを直接張り付けるステップとを有し、ブロックの各々は、互いに異なる品質の少なくとも２種類の未硬化エラストマーコンパウンドで構成されている。

これにより、トレッド突部が見え、ほぼこれらの最終の配置場所に位置決めされたトレッドが得られる。生タイヤをプレス内に配置し、金型の凹凸パターンが生タイヤ中に前進すると、金型の凸状部分は、これら自体、コンパウンドのブロック相互間の空間中に直接位置する。したがって、ゴムの運動は、大幅に減少し、トレッド窪みの充填に制限される。その結果、１つの凸状トレッド要素内への異種コンパウンドの位置決めが非常に正確になる。

以下の説明は、本発明の特定の一装置に関し、図１〜図１７に基づいている。

コンパウンドのブロックが張り付けられた生タイヤの略図である。 コンパウンドのブロックの略図である。 本発明の装置を使用する際の一ステップを示す図である。 本発明の装置を使用する際の別のステップを示す図である。 本発明の装置を使用する際の別のステップを示す図である。 本発明の装置を使用する際の別のステップを示す図である。 本発明の装置を使用する際の別のステップを示す図である。 本発明の装置を使用する際の別のステップを示す図である。 本発明の装置の第１の変形例を示す図である。 本発明の装置の第２の変形例を示す図である。 本発明の装置の第３の変形例を示す図である。 供給手段及び押出しダイの略図である。 本発明の装置で作ることができるパターンの一例を示す図である。 本発明の装置で作ることができるパターンの別の例を示す図である。 本発明の装置で作ることができるパターンの別の例を示す図である。 本発明の装置で作られた一トレッドパターンの図である。 本発明の装置で作られた別のトレッドパターンの図である。

図１は、横方向軸線ＯＯ′を中心として回転する支持体Ｍに布設されたベースストリップＭＢの概略断面図である。ブロックＰが非常に正確な所定の方位角αでベースストリップに張り付けられている。方位角α及び横方向ＯＯ′に対するコンパウンドのブロックＰの位置は、最終のタイヤのトレッドの凸状要素の位置に対応している。

本発明を実施するための支持体Ｍの形状は、クラウン補強プライ及びトレッドが独立の型に組み付けられたタイヤ組立体手段の場合のように円筒形であっても良く、或いは、生タイヤの全体がこの型に組み付けられるトーラス形であっても良い。

ベースストリップＭＢを平らな支持体上に配置することにより本発明を完全に実施することができる。製造の後の段階において、そして、ベースストリップ上にコンパウンドのブロックを配置した後、所与の長さ分のベースストリップを取り、この長さ分をクラウン組み立て型上に張り付けることが必要である。この場合、ストリップの２つの端部が溶接されるべき正確な場所に配置されたコンパウンドのブロックを損傷させないでストリップの２つの端部を突き合わせ接合するのが困難なことは理解されよう。加うるに、巻き付け法により所与の長さ分のベースストリップを張り付けることに起因する不正確さにより、本発明の方法の実施により達成しようとする作用効果そのものが損なわれる場合がある。したがって、ベースコンパウンドがそのほぼ最終位置に布設され、コンパウンドのブロックの位置の正確な割り送りを可能にする円筒形又はトーラス形支持体を用いることが好ましいであろう。この割り送りの有用性は、本明細書における説明中に明らかになろう。

図２は、図１の円で囲んだ領域の詳細図である。ブロックＰは、ベースストリップＭＢの表面に被着された２つの互いに異なるコンパウンドＭＥ１，ＭＥ２の並置によって形成されている。コンパウンドＭＥ１，ＭＥ２は、本発明の方法の実施の際にコンパウンドを装置の種々の部材中に流すことができるよう未硬化である。

コンパウンドのブロックＰは、タイヤトレッドの凸状要素の高さにほぼ一致した高さｈを有している。コンパウンドブロックの横方向及び円周方向寸法も又、多大な注意を払って、トレッド要素の寸法にできるだけ正確に一致するよう制御される。

ブロックＰの半径方向外面Ｐｓは、タイヤが路面に沿って転動しているときに地面に接触するよう設計されている凸状トレッド要素の表面の形状にほぼ一致し、ブロックＰは、この凸状トレッド要素に対応している。転動中のタイヤの性能に対する上述の作用効果を得るために、コンパウンドの各々が表面Ｐｓの高さ位置と面一をなすような仕方で半径方向に配置されていることも又観察されるべきである。

図３〜図８は、本発明の装置の使用における種々の段階を概略的に示している。図３は、受入れ面Ｓにほぼ垂直な方向に半径方向に差し向けられた押出しノズル１１，１２，１３，１４，１５の並置により形成された押出しダイ１を概略的に示している。この図に示されている本発明の実施例は、５つの個々の押出しノズルが設けられていることを示している。言うまでもないこととして、ノズルのこの数を横方向又は円周方向に多くすることができ、これは本発明の範囲から逸脱しない。

引き続き図３に示されている例を参照すると、各ノズルは、供給チャネルによってコンパウンド供給手段（図示せず）に連結されている。図３に示されている装置の場合、押出しノズル１１は、コンパウンドＭＥ１を送り出す供給手段に連結されており、押出しノズル１２，１３，１４，１５は、コンパウンドＭＥ２を送り出す供給手段に連結されている。後で説明するように、製造上の要件に応じて、必要なほど多くの構成を案出し、ノズルを２つ又は３つ以上の個々の供給手段に連結することが可能である。

出口オリフィス１１１，１２１，１３１，１４１，１５１は、受入れ面Ｓにほぼ平行な平面内に配置される。これは、コンパウンドＭＥ１，ＭＥ２の各々がブロックＰの表面Ｐｓと面一をなすブロックのパターンを作製することが望ましい場合に有用であることが判明している。

また、押出しノズル出口チャネルのオリフィスが領域Ｐｓ内に内接するような仕方でこれらオリフィスを配置する手だてが講じられる。

この方法を実施する際の第１のステップは、押出しダイを前進させて出口オリフィスが受入れ面Ｓのできるだけ近くに位置するようにすることである。図４は、押出しノズルの出口オリフィス１１１，１２１，１３１，１４１，１５１が受入れ面と接触状態にある場合を示している。

図５に示されている次のステップは、コンパウンド供給手段を作動させてノズル１１，１２，１３，１４，１５のオリフィス１１１，１２１，１３１，１４１，１５１からコンパウンドＭＥ１，ＭＥ２を押し出すことである。それと同時に、押出しダイをｒの方向に表面から半径方向に引き戻し、押出しオリフィスにより形成された平面と受入れ面との間の空間がノズルから出たコンパウンドＭＥ１，ＭＥ２で満たされるようにする。押出しダイの引っ込み速度は、押出しノズルによるこの空間の充填速度に合わせて調節されなければならず、したがって、押出しノズルオリフィスと作られているブロックの半径方向上方部分との間に生じる場合のあるボイドが可能な限り存在しないようにする。

押出しオリフィスが図６に示されているように受入れ面から半径方向高さｈのところに位置している場合、押出し流が中断される。

受入れ面から遠ざかる押出しダイの半径方向運動は、この場合、押出しオリフィス１１１，１２１，１３１，１４１，１５１から出ているコンパウンドのビードが切れるまで続行される。この目的のため、出口オリフィスの断面は、押出しノズルのチャネルの断面よりも著しく小さく作られる。その目的は、それに応じて、ノズルから出るコンパウンドのビードの断面を減少させることにある。それ故、出口オリフィスの断面が小さければ小さいほど、ビードが切れる前に移動しなければならない距離がそれだけ一層短くなると共に表面Ｐｓが不規則になる度合いがそれだけ一層低くなる。他方、断面が小さすぎると、その結果、特に被着サイクルを加速する明白な理由で流量を増大させることが望ましい場合、押出し中、コンパウンドの過度の加熱が起こる傾向がある。

次の段階では、支持体Ｍを図８に示されているように押出しダイに対して円周方向ｃに移動させる。実際には、支持体Ｍを回転駆動手段を用いて円周方向における相対運動を生じさせ、押出しダイをベースストリップＭＢに対してその正確な位置に位置決めする目的で押出しダイに横方向（方向ＯＯ′に平行である）における移動手段を設けることが好都合であるということがわかり、押出しダイの正確な位置は、上述したトレッド要素の位置に対応している。これら２つの手段の組み合わせにより、押出しダイを受入れ面Ｓに対して正確に位置決めすることができる。好ましくは、モータを制御する自動システムによって制御され、支持体Ｍを回転させたり押出しダイ１を並進運動させたりする手段が用いられる。

この場合、被着サイクルは、上述した順序のシーケンスを実施し、トレッド凸状要素を形成するブロックの全てを張り付けることにより再び開始可能である。

１つの完成したトレッドを製作するのに必要な時間を短くするため、多数の押出しダイを円周方向又は横方向に配置することが可能である。ただし、トレッドの幾何学的パターンがこの形態に適していることを条件とする。同様に、押出しダイの数及び形状は、有利には、実施されるべき作業の数を減少させるようにトレッドの様々なベースパターンに適合可能である。

図９、図１０及び図１１は、本発明の範囲から逸脱しないで構成できる改良例を示している。壁２１，２２，２３が、押出しダイを包囲している。この壁は、押出しノズルオリフィスにより形成される平面を越えてコンパウンドの外方流れ方向に伸長可能である。実際には、壁は、押出しノズルオリフィスにより形成された平面と受入れ面Ｓとの間で半径方向に延びている。

この場合、幾つかの形態が可能である。

図９に示されている第１の形態は、押出しダイ１が壁２１に対して固定されている場合に相当している。この場合、壁２１は、円錐の形をしているのが良く、円錐の母線は、形状が本質的に、表面Ｐｓの周囲に一致した閉じられた曲線を通ると共に受入れ面の半径方向外側に位置する箇所に向かって収斂し、受入れ面Ｓに対して角度δをなしている。この壁は、母線が受入れ面Ｓにほぼ垂直な方向に差し向けられると共に更に表面Ｐｓの周囲に一致した曲線を通る筒体の形をしていても良い。

図９に示されている形態では、壁２１の高さは、コンパウンドのブロックの高さｈにほぼ等しい。この場合、壁２１、受入れ面Ｓ及び押出しノズルオリフィスにより形成された平面で構成される空間は、押出しダイの半径方向運動なしで満たされる。

図１０に示されている第２の形態では、壁２２は、押出しダイ１に対して固定されたままであるが、高さｈよりも低い高さｅのところに位置したままである。この場合、押出しダイの半径方向運動は、受入れ面Ｓ、ノズルオリフィスにより形成された平面及び壁２２により境界づけられた容積部に対応した容積部ＶがコンパウンドＭＥ１，ＭＥ２で完全に満たされるまで遅らされる。容積部Ｖが一杯になると、押出しダイは、オリフィスにより形成された平面が高さｈにより受入れ面から分離されるまで半径方向に動く。

図１１に示されている第３の形態では、壁２３が押出しダイに対して動くことができるようにする。この場合、壁２３の形状を円筒形にして押出しダイが壁２３により境界付けられた内部空間内で半径方向に滑ることができるようにするのが有利である。この形態では、壁２３の半径方向内縁部は、コンパウンドの押出し期間全体を通じて受入れ面Ｓと接触状態のままである。押出しダイは、受入れ面、壁２３及び押出しノズルオリフィスにより形成された平面相互間の空間が満たされるのと同一の速度で半径方向に動く。この特定の構成の使用の結果として、ブロックＰの側部周りの表面品質が良好になる。

図１２は、コンパウンド供給手段３１，３２と押出しダイ１との間の連結部を概略的に示している。図１２に示されている場合では、押出しダイは、２つの列をなして配列された８つの押出しノズルから成る。１つの列は、ノズル１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａによって形成され、第２の列は、ノズル１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂによって形成されている。これら２つの列は、円周方向において互いに前後に配置され、図１２の記載は、ノズルの２つの列を平べったく広げた図である。

この装置は、コンパウンドＭＥ１，ＭＥ２のそれぞれの２つの供給手段３１，３２を更に有している。各供給手段は、分配チャネルにより少なくとも１つの押出しノズルに連結されている。かくして、ノズル１１ａ，１１ｂは、コンパウンドＭＥ１に専用の供給手段３１に連結され、ノズル１２ａ，１３ａ，１４ａ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂはコンパウンドＭＥ２に専用の供給手段３２に連結されている。

供給手段は、スクリュー押出機型のものであるのが良く、又は、好ましくは、一定の体積流量を送り出すことができるゴムポンプ型の容量形押出し手段である。この最後に述べたオプションは、ブロックＰの体積を非常に正確に制御することができるということに鑑みて、この種の用途に特に適している。

供給手段３１，３２の流量を押出しノズルの出口のところにおけるかかる流量が互いにほぼ等しいように調節する手だてがとられる。したがって、図２に示されている特定の場合、供給手段３２の流量は、供給手段３１の流量の３倍以上であろう。

図１３は、図１２に示されている形態に構成された装置により作られていて、半径方向に出たブロックＰを示している。押出しノズルの各々は、ブロックＰの体積の１／８にほぼ相当するコンパウンドの較正された量を送り出す。

言うまでもないこととして、ノズルの数及び種々の供給手段の数に関して考えられる組み合わせの数は、制限されず、本質的には、製作しようとするコンパウンドのブロックの幾何学的特徴並びに個々のノズル及び供給チャネルのサイズで決まる。ノズルの個数を増大させることにより、非常に正確なパターンを作ることができ、供給手段の個数を増大させることにより、理想的な品質のエラストマーコンパウンドをトレッドブロックの各部分に送り出すことができる。

図１４及び図１５は、図１２に示されているように８つのノズルに向いた２種類のコンパウンドＭＥ１，ＭＥ２の分布における他の構成例を示している。

図１６及び図１７は、２種類の互いに異なるコンパウンド（ＭＥ１，ＭＥ２）又は３種類の互いに異なるコンパウンド（ＭＥ１，ＭＥ２，ＭＥ３）で作られたコンパウンドのブロックの概略斜視図である。

コンパウンドのブロックをベースストリップ全体上にいったん張り付けると、生タイヤを硬化のために送ることができる。

この目的のため、生タイヤは、最終形状をトレッドに与えるよう設計された凸状部分を有し、ダイと呼ばれる場合が多い硬化金型内に配置される。したがって、タイヤを硬化プレス内に正確に位置決めしてライナの凸状部分が生タイヤのコンパウンドのブロック相互間の間隔と一線をなして半径方向に提供され、コンパウンドの各ブロックがこれに対応したトレッド要素と半径方向に一線をなして配置されるようにすることが第１に重要なことである。

この目的のため、高精度の割り送り手段を組み立て支持体Ｍ及び硬化プレスに設け、これら相互間の位置合わせにより、プレス内における生タイヤの方位角が正確であるようにすることが推奨される。かかる手段は、例えば、上述の国際公開第２００６／０６９９１２号パンフレットに記載されている。

Claims (19)

1. タイヤのトレッドの製造装置であって、前記トレッドは、高さ（ｈ）の複数の凸状要素を有し、前記凸状要素の半径方向外面（Ｐｓ）は、前記タイヤが路面上を転動しているときに地面に接触するよう設計されており、前記製造装置は、受入れ面（Ｓ）を形成するベースストリップ（ＭＢ）を支持するのに適した回転支持体（Ｍ）と、出口チャネルが前記受入れ面（Ｓ）にほぼ垂直に半径方向に差し向けられた複数の押出しノズル（１１，１２，１３，１４，１５）を有する押出しダイ（１）と、各々が１つ又は２つ以上の別々の押出しノズルへの供給を行う少なくとも２つのコンパウンド供給手段（３１，３２）と、前記押出しダイを前記受入れ面（Ｓ）に対して位置決めすると共に動かす手段とを有する、装置。
2. 前記ベースストリップ支持組立体（Ｍ）は、生タイヤを形成するコンポーネントがまず最初に布設されたほぼトーラス形のコアにより形成されている、請求項１記載の装置。
3. 前記ベースストリップ支持組立体（Ｍ）は、タイヤのクラウン補強構造体を形成するよう設計されたコンポーネントがまず最初に張り付けられた筒体により形成されている、請求項１記載の装置。
4. 前記コンパウンド供給手段（３１，３２）は、押出機から成る、請求項１〜３のうちいずれか一に記載の装置。
5. 前記押出機（３１，３２）は、容量形押出機である、請求項４記載の装置。
6. 前記ノズル移動・位置決め手段は、前記押出しダイ（１）を前記受入れ面（Ｓ）にほぼ垂直な半径方向に動かすのに適している、請求項１〜５のうちいずれか一に記載の装置。
7. 前記押出しノズル（１１，１２，１３，１４，１５）のオリフィス（１１１，１２１，１３１，１４１，１５１）は、該オリフィスが地面に接触するよう設計されたトレッド要素の領域とほぼ同じ形状を有する平面状の領域（Ｐｓ）内にほぼ内接するように配置されている、請求項１〜６のうちいずれか一に記載の装置。
8. 前記押出しノズル（１１，１２，１３，１４，１５）の出口オリフィス（１１１，１２１，１３１，１４１，１５１）は、前記押出し流を中断したときにコンパウンドのビードが切れることができるよう前記ノズルの断面よりも小さな断面を有する、請求項１〜７のうちいずれか一に記載の装置。
9. 射出ノズルオリフィスにより形成された平面を越えて前記コンパウンドの出力流れの方向に延びるのに適した壁（２１，２２，２３）が、前記押出しダイ（１）を包囲している、請求項１〜８のうちいずれか一に記載の装置。
10. 前記壁（２２，２３）は、筒体の形をしており、前記筒体の母線は、前記受入れ面（Ｓ）に垂直な方向に差し向けられると共に形状が本質的に、地面に接触するよう設計されたトレッド要素の前記領域（Ｐｓ）の周囲に一致する閉じられた曲線を通っている、請求項９記載の装置。
11. 前記壁（２３）は、前記押出しダイ（１）に対して動くことができる、請求項１０記載の装置。
12. 前記壁（２１）は、円錐の形をしており、前記円錐の母線は、形状が本質的に、地面に接触するよう設計されたトレッド要素の前記領域（Ｐｓ）の周囲に一致した閉じられた曲線を徹と共に本質的に、前記受入れ面上の半径方向外側の箇所に向かって収斂し、前記受入れ面（Ｓ）に垂直な方向に対して所与の角度δをなしている、請求項９記載の装置。
13. 前記壁（２１，２２）は、前記押出しダイ（１）に対して固定されている、請求項１０又は１２記載の装置。
14. 前記壁（２２）は、前記押出しノズル（１１，１２，１３，１４，１５）の前記オリフィス（１１１，１２１，１３１，１４１，１５１）により形成された平面を越えて所与の高さ（ｅ）だけ前記コンパウンドの出口方向に半径方向に延び、前記所与の高さ（ｅ）は、前記トレッド要素の前記高さ（ｈ）よりも小さい、請求項１３記載の装置。
15. 請求項１〜１４のうちいずれか一に記載の装置を用いてタイヤのトレッドを製造する方法であって、前記トレッドは、複数の凸状トレッド要素を有し、前記方法は、
    ・受入れ面（Ｓ）として作用する未硬化エラストマーベースコンパウンドで作られたベースストリップ（ＭＢ）を回転支持体（Ｍ）に張り付けるステップと、
    ・エラストマーコンパウンド（ＭＥ１，ＭＥ２）を押出しノズル（１１，１２，１３，１４，１５）から押し出すことにより前記トレッド要素の配設場所に本質的に一致した所定の場所で前記ベースストリップに、凸状トレッド要素を形成するよう設計された未硬化コンパウンドのブロック（Ｐ）を直接張り付けるステップとを有し、前記ブロックの各々は、互いに異なる品質の少なくとも２種類の未硬化エラストマーコンパウンド（ＭＥ１，ＭＥ２）で構成されている、製造方法。
16. 前記コンパウンドは、前記押出しノズルから押し出され、前記押出しダイ（１）は、前記押出しノズル（１１，１２，１３，１４，１５）のオリフィス（１１１，１２１，１３１，１４１，１５１）が前記受入れ面（Ｓ）のできるだけ近くに存在する位置から前記押出しノズルオリフィスが前記受入れ面から所定の距離（ｈ）のところに位置し、押出しがこの最後の位置に達すると停止される位置まで前記受入れ面（Ｓ）に垂直に動かされる、請求項１５記載の製造方法。
17. 前記供給手段（３１，３２）の流量は、前記出口ノズルの各々の出口のところでの流量が互いにほぼ等しくなるよう調節され、前記コンパウンドの各々が前記トレッド要素（Ｐ）の半径方向外面（Ｐｓ）と面一をなすようになる、請求項１６記載の製造方法。
18. 前記押出しダイ（１）の移動は、前記押出しノズルオリフィスから出るコンパウンドの前記ビードが切れるまで前記所定の距離（ｈ）を越えて続けられる、請求項１７記載の製造方法。
19. 前記生タイヤを硬化プレス内に所定の方位角で位置決めするステップを更に有し、電気コンパウンドのブロック（Ｐ）が、これらの対応のトレッド要素の方に半径方向に向いた状態で配置されるようになっている、請求項１５〜１８のうちいずれか一に記載の製造方法。

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